超低功耗無磁水表方案解析

隨著時代發(fā)展，智能水表替代部分傳統(tǒng)機(jī)械水表，得到廣泛應(yīng)用。而智能水表的計量方式也隨著電子技術(shù)的發(fā)展越來越多樣化，如機(jī)械表頭檢測、超聲波檢測、有磁檢測等方式相繼問世。但這些方式存在明顯局限性：容易受外界電磁干擾，或者因為永磁體對水中雜質(zhì)的累計吸附造成計量誤差，或被人為利用而漏計及不計。在這種情況下，無磁計量水表以其計量精度高、無磁性、無雜質(zhì)吸附，且不被人為干擾等優(yōu)點，被廣大水表廠家所青睞，市場前景廣闊。

一、無磁檢測原理簡介

無磁水表的基礎(chǔ)原理是LC振蕩傳感器，在該電路中，通過開關(guān)K調(diào)整，可以在LC電路上實現(xiàn)一個正弦波輸出電路，通過K對電容C充電，充滿后，將K與電感L連通，電容的電量將通過L放電，由于存在電感L的電能消耗，所以將會呈現(xiàn)一個逐步衰減的正弦波輸出。如下圖

LC振蕩電路

利用該原理，無磁水表通過檢測該正弦波衰減過程來實現(xiàn)水表計量。在下圖右邊部分的電路中，圓盤代表水表的表盤轉(zhuǎn)子，深色區(qū)域表示金屬表盤區(qū)，白色區(qū)域表示為非金屬表盤區(qū)，L為固定的電感線圈。

當(dāng)對該LC電路充電后，MCU通過檢測固定電容C兩端的電壓，可以獲得LC振蕩電路中的正弦波。當(dāng)電感線圈處于金屬區(qū)，會形成電感渦流，導(dǎo)致更大的電能消耗，正弦波衰減速度更快；當(dāng)電感線圈處于非金屬區(qū)，基本不存在渦流，正弦波衰減速度相對較慢。通過MCU來檢測正弦波衰減的快慢，可以準(zhǔn)確識別出表盤轉(zhuǎn)子處于哪個區(qū)域，進(jìn)而判斷表盤位置及圈數(shù)，達(dá)到水表計量的目的。

二、傳感器硬件簡介

下圖僅顯示了一個電感傳感器的示意圖。

三、華大無磁水表方案介紹

本方案為無磁水表，可用于家庭或工業(yè)上測量水量，通過 RS-485 自動遠(yuǎn)程抄表、 M-Bus 儀表總線、其他無線通信來組建抄表網(wǎng)絡(luò)。本方案具備抗干擾能力強(qiáng)，功耗超低等優(yōu)勢。

HC32L176系列為高性能、低成本、超低功耗MCU。32位ARM^?Cortex ? -M0+內(nèi)核、運行速度高達(dá)48 MHz、內(nèi)置32位硬件乘法器、最低工作電壓1.8V。待機(jī)模式下，4uS即可喚醒。

1. 各模式下功耗參數(shù)

2. 內(nèi)部資源

閃存128kB，RAM 16kB。集成RTC，LCD顯示，轉(zhuǎn)換率達(dá)1Msps的12位ADC，內(nèi)置24MHz RC振蕩器以降低系統(tǒng)BOM成本。豐富的外設(shè)接口I2C x 2、SPI x 2、UART x 6、I/O接受5V輸入電壓。防盜拷鎖碼功能，120位UID芯片唯一碼可加強(qiáng)軟件保護(hù)。